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Para onde o mundo vai

Para onde o mundo vai

Veja como são feitas as medições e o levantamento de dados do Inpe

Daniel Schultz

15/08/2019 04h00

Amazônia perdeu 50 mil km² de matas nos últimos sete anos

É consenso que as pessoas que estudam as alterações no ambiente sempre precisam de mais dados, e com maior frequência. É preciso entender os prós e contras de cada instrumento e metodologia para evitar gafes, como classificar como erro as imprecisões de uma ferramenta extremamente importante como os dados de desmatamento do Deter, do Inpe

Por Cristina Schultz

Enfrentar perigos calculados são ossos do ofício de quem estuda o meio ambiente e o clima. Fez parte da minha carreira enfrentar a fúria do vento e das ondas na passagem de Drake, que separa o sul da América do Sul da Península Antártica, andar próximo a fendas nas geleiras da Islândia, quase perder a ponta do dedo mindinho num acidente com uma porta de navio durante uma tempestade e enfrentar a frustração de ter parte da coleta de dados cancelada por questões de segurança. O mundo está cheio de gente disposta a dedicar tempo e esforço para ir até os confins do mundo medir o que puder ser medido para contribuir com o entendimento do planeta.

Mas por mais esforço que se faça, é consenso que nós sempre precisamos de mais dados, e com maior frequência. Aí é que entram tecnologias de sensoriamento remoto, que quer dizer simplesmente coletar dados sem entrar em contato físico com o objeto sendo estudado (utilizando drones ou satélites, por exemplo). Um aumento na quantidade de dados, porém, aumenta a dificuldade das análises e a responsabilidade de quem avalia e interpreta esses dados. É preciso, portanto, entender os prós e contras de cada instrumento e metodologia para evitar gafes, como classificar como erro as imprecisões de uma ferramenta extremamente importante como os dados de desmatamento do Deter, do Inpe (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais), duramente criticados pelo presidente e pelo próprio ministro do meio ambiente.

Os satélites começaram a ser desenvolvidos e lançados durante as décadas de 1960 e 1970, e contribuem cada vez mais com diversos tipos de medições: desmatamento, temperatura, topografia, vegetação, gelo e por aí vai. Os sensores utilizados pelos satélites medem radiação eletromagnética, que são ondas de diferentes frequências que incluem toda a luz visível (cores), ondas de rádio e micro-ondas.

Exemplos de sensores incluem nossos próprios olhos ou uma câmera fotográfica. Tudo o que nós enxergamos é radiação na frequência visível que é refletida pelos diversos objetos. Uma planta, por exemplo, absorve radiação emitida pelo sol na frequência do azul e do vermelho e reflete a radiação na frequência do verde, fazendo com que nós a enxerguemos como verde. Como nossos olhos só conseguem decodificar radiação visível, muito da informação das ondas eletromagnéticas passa despercebida por nós, mas pode ser medida por sensores.

Uma diferença entre os nossos olhos e os sensores carregados pelos satélites é que os instrumentos dos satélites emitem radiação numa certa banda, que nada mais é que uma certa quantidade de frequências, além de captar a quantidade dessa banda que é refletida. Assim, como cada objeto absorve e reflete diferentes quantidades de radiação nas diferentes frequências, cada banda "enxerga" uma coisa diferente e não necessariamente visível aos nossos olhos.

O satélite Landsat (um dos satélites utilizados pelo Inpe para medir desmatamento), por exemplo, está na sua oitava versão e possui sensores que operam em 11 bandas diferentes. Entre essas bandas, cinco operam com radiação visível, e outras emitem frequências que permitem medir vegetação, se a terra está seca ou molhada, nuvens e temperatura do chão.

O Landsat circula a Terra 15 vezes por dia e passa por cima de cada ponto a cada 16 dias. Cada medição obtida pelo satélite enxerga uma área de 185 km. Se a área detectada fosse um tabuleiro de xadrez, cada ponto detectado seria uma casa do tabuleiro, e a resolução do satélite, que é o tamanho de cada lado da casa, é de 20 a 30 metros. Uma vez que os dados são coletados, são aplicadas correções por conta da curvatura da Terra e da influência da atmosfera.

Um satélite sozinho com certeza é um grande avanço na coleta de dados em comparação a um ser humano, mas mesmo com a grande quantidade de dados que um satélite como o Landsat produz, cada área vai ser amostrada somente a cada 16 dias. E uma parte das amostras pode estar coberta por nuvens, impedindo que se meça o que acontece no chão.

Por esse motivo, o programa Prodes, operado pelo Inpe para medir desmatamento, utiliza as imagens do Landsat (americano) com imagens de diversos outros satélites com sensores similares, incluindo o CBERS-4, um satélite construído e operado em parceria entre o Brasil e a China, e o IRS-2, um satélite indiano. Como cada satélite passa pela Amazônia em uma data diferente, e como as órbitas não são iguais, as falhas na amostragem de um satélite são preenchidas pela amostragem de outro satélite. A cada período de um ano, é feito um trabalho criterioso de juntar toda a informação contida nas imagens de todos esses satélites para que seja feita a comparação com as imagens obtidas no ano anterior e calculada a quantidade de aumento de desmatamento.

O processo utilizado pelo Prodes envolve uma grande quantidade de dados e de tempo, mas é extremamente preciso. Uma vez que uma área é desmatada, no entanto, mesmo que um processo de restauração se inicie imediatamente após o desmate, seriam necessárias muitas décadas até que a área seja recuperada. Assim, se nós dependêssemos somente dos dados de alta precisão do Prodes, uma área imensa poderia ser potencialmente desmatada entre um balanço e outro.

Para evitar que muito tempo se passe sem nenhum balanço de desmatamento, foi lançado o projeto Deter, que utiliza uma combinação diferente de satélites. Até 2017 eram utilizadas imagens do satélite Terra (também americano), que fornecia imagens novas a cada um ou dois dias, mas com uma resolução de 250 metros. Dessa maneira, era possível fazer uma estimativa rapidamente, mas as imagens só conseguiam detectar desmatamento de mais de 25 hectares. Atualmente, o Deter utiliza dados do CBERS-4 e do IRS-2, e é capaz de fornecer estimativas de desmatamento diariamente, mas com uma resolução de cerca de 60 metros, não tão boa quanto os dados obtidos pelo Prodes.

Para cada análise há sempre uma escolha a ser feita entre priorizar uma alta resolução no tempo (Deter) ou uma alta resolução espacial (Prodes). Os dois sistemas, portanto, funcionam em conjunto e cumprem funções diferentes.

Se quem sofre um corte é um ser humano, e não a floresta, a primeira linha de ação é utilizar os materiais disponíveis para agir rapidamente e estancar a sangria enquanto se providencia uma transferência para um hospital, onde pode-se utilizar um método mais eficiente. A primeira linha de ação pode não ser tão precisa quanto o tratamento fornecido num hospital, mas é necessária e pode ser vital. Os dados do Deter são repassados para os órgãos de controle, no caso o Ibama, para que o problema possa ser estancado (por isso a necessidade de divulgação imediata), enquanto os dados do Prodes são utilizados para informar políticas públicas de longa duração.

Também é importante notar que a grande quantidade de dados usada nos estudos do Inpe depende do esforço e investimento não só do Brasil, mas de uma série de países com diversas orientações políticas. Como outros dados importantes para estudos de clima e meio ambiente, os dados de satélite são disponibilizados online, e para quem tem curiosidade vale a pena visitar as páginas dos diferentes satélites e curtir os vídeos e tutoriais sobre os dados e o processo de análise.

Cristina Schultz é oceanógrafa formada pela USP, com mestrado em meteorologia pelo Inpe e doutorado em oceanografia química pelo Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) e o Massachusetts Institute of technology (MIT). Atualmente faz pós-doutorado na Universidade da Virgínia (UVA). Sua pesquisa é focada em combinar o uso de dados coletados em cruzeiros oceanográficos e modelos para entender as consequências das mudanças climáticas observadas durante as últimas décadas na química do oceano e no ecossistema marinho em áreas polares (mais especificamente na Península Antártica, no Golfo do Alaska e no Mar de Chukchi).

Sobre os autores

Daniel Schultz é cientista, professor de microbiologia e membro do núcleo de ciências computacionais em Dartmouth (EUA). Estuda a dinâmica dos processos celulares, com foco na evolução de bactérias resistentes a antibióticos. É formado em engenharia pelo ITA, doutor em química pela Universidade da Califórnia San Diego e pós-doutorado em biologia sistêmica em Harvard. Possui trabalhos de alto impacto publicados em várias áreas, da física teórica à biologia experimental, e busca integrar essas várias áreas do conhecimento para desvendar os detalhes de como funciona a vida ao nível microscópico.

Monica Matsumoto é cientista e professora de Engenharia Biomédica no ITA. Curiosa, ela tem interesse em áreas multidisciplinares e procura conectar pesquisadores em diferentes campos do conhecimento. Monica é formada em engenharia pelo ITA e doutora em ciências pela USP, e trabalhou em diferentes instituições como InCor/HCFMUSP, UPenn e EyeNetra.

Shridhar Jayanthi é Agente de Patentes com registro no escritório de patentes norte-americano (USPTO) e tem doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade de Michigan (EUA) e diploma de Engenheiro de Computação pelo ITA. Atualmente, ele trabalha com empresas de alta tecnologia para facilitar obtenção de patentes e, nas (poucas) horas vagas, é um estudante de problemas na intersecção entre direito, tecnologia e sociedade. Antes disso, Shridhar teve uma vida acadêmica com passagens pela Rice, MIT, Michigan, Pennsylvania e no InCor/USP, e trabalhou com pesquisa em áreas diversas da matemática, computação e biologia sintética.

Sobre o blog

Novidades da ciência e tecnologia, trazidas por brasileiros espalhados pelo mundo fazendo pesquisa de ponta. Um espaço para discussões sobre os rumos que as novas descobertas e inovações tecnológicas podem trazer para a sociedade.